JP2022034240A

JP2022034240A - Machine tool

Info

Publication number: JP2022034240A
Application number: JP2020137943A
Authority: JP
Inventors: 健司望月; Kenji Mochizuki
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2020-08-18
Filing date: 2020-08-18
Publication date: 2022-03-03

Abstract

To provide a machine tool capable of improving the measurement accuracy of a work position when a touch probe abuts on work in various approaching direction, and speeding up the position measurement of work.SOLUTION: A machine tool is equipped with an annular gauge 3, a memory portion, a touch probe, position information obtaining means, and calibration means. The touch probe has a contact pair contacting/separating with the contacting of a contact piece with a measured object at each 120 degrees around a center axis of the touch probe. The position information obtaining means detects that the contact piece contacts with a surface of the measured object to obtain the position information of the measured object. The calibration means changes an approaching direction to an inner peripheral surface 30 of the annular gauge 3 at each 30 degrees, and performs the calibration of position information of the measured object obtained by the position information obtaining means, on the basis of position information on the inner peripheral surface 30 of the annular gauge 3 and position information on the inner peripheral surface 30 of the annular gauge 3 which the memory portion stores.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、工作機械に関する。 The present invention relates to a machine tool.

工作機械においては、ワーク（被削材）の加工を行う前段階において、工作機械に配置されたワークの位置測定（座標測定）が行われる。ワークの位置測定にあたっては、タッチプローブが用いられる。例えば特許文献１に開示されているように、タッチプローブは、工作機械の主軸に取り付けられるハウジングと、先端部がハウジングから突出するようハウジングに保持されるとともに先端に球状の接触子を有するスタイラスとを備える。ハウジング内には、接触子がワークに当接していない状態においては閉じ、接触子がワークに当接してスタイラスが傾いた状態においては開く接点対が配されている。 In a machine tool, the position of the work (coordinate measurement) placed on the machine tool is measured before the work (work material) is machined. A touch probe is used to measure the position of the work. For example, as disclosed in Patent Document 1, the touch probe includes a housing attached to the spindle of a machine tool and a stylus having a tip portion held by the housing so as to protrude from the housing and having a spherical contact at the tip. To prepare for. Inside the housing, a contact pair is arranged that closes when the contact is not in contact with the work and opens when the stylus is tilted when the contact is in contact with the work.

ワークの位置測定にあたっては、タッチプローブをワークへ向けて移動させ、接触子をワークに接触させる。接触子とワークとの接触時においては、スタイラスが傾いていないため、タッチプローブの移動は継続される。そして、接触子とワークとの接触後、スタイラスが傾くことでタッチプローブの接点対が離れ、接触検出信号がタッチプローブから工作機械の制御装置に出力される。制御装置は、接触検出信号が出力された時点のタッチプローブの位置（座標）をワークの表面位置として記録する。これをワークの表面の各部に接触子を接触させるよう繰り返すことによって、ワーク全体の位置が検出される。 When measuring the position of the work, the touch probe is moved toward the work and the contactor is brought into contact with the work. At the time of contact between the contactor and the work, the stylus is not tilted, so that the touch probe continues to move. Then, after the contact between the contact and the work, the stylus is tilted so that the contact pair of the touch probe is separated, and the contact detection signal is output from the touch probe to the control device of the machine tool. The control device records the position (coordinates) of the touch probe at the time when the contact detection signal is output as the surface position of the work. By repeating this so that the contacts are brought into contact with each part of the surface of the work, the position of the entire work is detected.

ここで、前述のごとく、タッチプローブはスタイラスがある程度傾くことで接点対が開き、接触検出信号を出力するため、接触検出信号を出力した時点でのタッチプローブの位置は、接触子がワークに接触した時点でのタッチプローブの位置から僅かにずれた位置にある。これを考慮し、タッチプローブの出力を真の値に近付けるべく、ワークの表面位置を計測する前段階において、タッチプローブの測定結果の補正（キャリブレーション）が行われる。特許文献２に、タッチプローブの測定結果のキャリブレーションを行う工作機械が開示されている。 Here, as described above, since the contact pair of the touch probe is opened by tilting the stylus to some extent and the contact detection signal is output, the contact is in contact with the work at the position of the touch probe at the time when the contact detection signal is output. It is in a position slightly deviated from the position of the touch probe at that time. In consideration of this, in order to bring the output of the touch probe closer to the true value, the correction (calibration) of the measurement result of the touch probe is performed in the stage before measuring the surface position of the work. Patent Document 2 discloses a machine tool that calibrates the measurement result of the touch probe.

特許文献２に記載の工作機械においては、内周面の形状（寸法）が既知のリングゲージにおける内周面の位置を、その主軸に取り付けられたタッチプローブを用いて測定する。そして、タッチプローブによるリングゲージの内周面の位置の測定値がリングゲージの内周面の既知の値に近付くよう、タッチプローブの測定値のキャリブレーションが行われる。 In the machine tool described in Patent Document 2, the position of the inner peripheral surface in a ring gauge whose inner peripheral surface shape (dimensions) is known is measured by using a touch probe attached to the main shaft thereof. Then, the measured value of the touch probe is calibrated so that the measured value of the position of the inner peripheral surface of the ring gauge by the touch probe approaches the known value of the inner peripheral surface of the ring gauge.

ここで、ワークに対するタッチプローブのアプローチ方向が変わると、タッチプローブにおけるスタイラスの傾き方及び接点対の離れ方が変わり、タッチプローブの測定値の誤差が変動し得る。そこで、特許文献２に記載のキャリブレーション方法においては、まず、リングゲートに対して特定方向から当接した場合のタッチプローブの測定値のキャリブレーションを行う。そして、ワーク形状の測定時においては、ワークへのアプローチ方向から見たタッチプローブの回転姿勢が、キャリブレーション時における前記特定方向から見たタッチプローブの回転姿勢と同じになるよう、ワークへのアプローチ方向に応じてタッチプローブの回転姿勢を調整している。 Here, when the approach direction of the touch probe to the work changes, the inclination of the stylus and the separation of the contact pairs in the touch probe change, and the error of the measured value of the touch probe may fluctuate. Therefore, in the calibration method described in Patent Document 2, first, the measured value of the touch probe when the ring gate is in contact with the ring gate from a specific direction is calibrated. Then, when measuring the shape of the work, the approach to the work is made so that the rotational posture of the touch probe seen from the approach direction to the work is the same as the rotational posture of the touch probe seen from the specific direction at the time of calibration. The rotational posture of the touch probe is adjusted according to the direction.

特開平６－１７０６９８号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-170698 特開平４－６３６６４号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-63664

特許文献２に記載の工作機械においては、ワークの位置測定時に、ワークに対するタッチプローブのアプローチ方向に応じてタッチプローブの回転方向の姿勢を調整する必要があり、ワークの位置測定を高速化させにくい。 In the machine tool described in Patent Document 2, when measuring the position of the work, it is necessary to adjust the posture of the touch probe in the rotational direction according to the approach direction of the touch probe to the work, and it is difficult to speed up the position measurement of the work. ..

本発明は、前述の事情に鑑みてなされたものであり、タッチプローブを種々のアプローチ方向でワークに当接させた際のワーク位置の測定精度を向上させつつ、ワークの位置測定の高速化を図ることができる工作機械を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and while improving the measurement accuracy of the work position when the touch probe is brought into contact with the work in various approach directions, the speed of the work position measurement can be increased. The purpose is to provide a machine tool that can be planned.

本発明は、前記の目的を達成するため、内周面が環状に形成された環状ゲージと、前記環状ゲージの内周面の位置情報が記憶された記憶部と、被測定物の表面に接触する接触子を有するとともに、前記接触子が被測定物に接触することに伴って接離する接点対を、中心軸周りの所定の接点配置角度毎に有するタッチプローブと、前記接触子が被測定物の表面に接触したことを検知して当該被測定物の位置情報を取得する位置情報取得手段と、前記環状ゲージの前記内周面に対するアプローチ方向を、前記接点配置角度を等分した角度毎に変更しつつ測定した前記環状ゲージの前記内周面の位置情報と、前記記憶部が記憶している前記環状ゲージの内周面の位置情報とに基づいて、前記位置情報取得手段によって取得される被測定物の位置情報のキャリブレーションを行うキャリブレーション手段とを備える、工作機械を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention contacts an annular gauge having an annular inner peripheral surface, a storage unit in which position information of the inner peripheral surface of the annular gauge is stored, and the surface of an object to be measured. A touch probe having a contact to be measured and having a contact pair to be contacted and separated when the contact is in contact with an object to be measured at a predetermined contact arrangement angle around the central axis, and the contact to be measured. The position information acquisition means for detecting contact with the surface of the object and acquiring the position information of the object to be measured and the approach direction of the annular gauge to the inner peripheral surface are divided into equal parts of the contact arrangement angle. It is acquired by the position information acquisition means based on the position information of the inner peripheral surface of the annular gauge measured while changing to the above and the position information of the inner peripheral surface of the annular gauge stored in the storage unit. Provided is a machine tool provided with a calibration means for calibrating the position information of an object to be measured.

本発明によれば、タッチプローブを種々のアプローチ方向でワークに当接させた際のワーク位置の測定精度を向上させつつ、ワークの位置測定の高速化を図ることができる工作機械を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a machine tool capable of speeding up the position measurement of a work while improving the measurement accuracy of the work position when the touch probe is brought into contact with the work in various approach directions. Is possible.

図１は、実施の形態における、工作機械の模式的な全体構成図である。FIG. 1 is a schematic overall configuration diagram of a machine tool according to an embodiment. 図２は、実施の形態における、タッチプローブの構成を示す一部断面斜視図である。FIG. 2 is a partial cross-sectional perspective view showing the configuration of the touch probe according to the embodiment. 図３は、実施の形態における、環状ゲージの斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of the annular gauge according to the embodiment. 図４は、実施の形態における、キャリブレーション時の接触子の動きを示す、環状ゲージの平面図である。FIG. 4 is a plan view of an annular gauge showing the movement of the contacts during calibration in the embodiment. 図５は、実施の形態における、接触子が環状ゲージの内周面に接触したときの状態を示す環状ゲージ及びタッチプローブの模式図である。FIG. 5 is a schematic view of an annular gauge and a touch probe showing a state when the contactor comes into contact with the inner peripheral surface of the annular gauge in the embodiment. 図６は、実施の形態における、スタイラスが傾き、タッチプローブ内の一部の接点対が離れたときの状態を示す環状ゲージ及びタッチプローブの模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram of an annular gauge and a touch probe showing a state when the stylus is tilted and some contact pairs in the touch probe are separated in the embodiment. 図７は、実施の形態における、位置情報取得手段がタッチプローブから出力された接触検知信号を取得したときの状態を示す環状ゲージ及びタッチプローブの模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram of an annular gauge and a touch probe showing a state when the position information acquisition means acquires a contact detection signal output from the touch probe in the embodiment. 図８は、実施の形態における、接点対の離れ方の仕方を示す、タッチプローブ及び被測定物の模式的な正面図である。FIG. 8 is a schematic front view of the touch probe and the object to be measured, showing how the contact pairs are separated from each other in the embodiment. 図９は、実施の形態における、接点対の別の離れ方の仕方を示す、タッチプローブ及び被測定物の模式的な正面図である。FIG. 9 is a schematic front view of the touch probe and the object to be measured showing another way of separating the contact pair in the embodiment. 図１０は、実施の形態における、インターロック手段によって実現されるタッチプローブの接触子の動作を示すための環状ゲージの平面図である。FIG. 10 is a plan view of an annular gauge for showing the operation of the contact of the touch probe realized by the interlock means in the embodiment. 図１１は、実施の形態における、工作機械に固定されたワークと、ワークの位置を測定するときにおけるワークに対する接触子のアプローチ方向とを模式的に示した模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram schematically showing the work fixed to the machine tool and the approach direction of the contactor to the work when measuring the position of the work in the embodiment. 図１２は、実施の形態における、ワークの上面の傾きを検出する方法を示すフローチャートである。FIG. 12 is a flowchart showing a method of detecting the inclination of the upper surface of the work according to the embodiment.

［実施の形態］
本発明の実施の形態について、図１乃至図１２を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する上での好適な具体例として示すものであり、技術的に好ましい種々の技術的事項を具体的に例示している部分もあるが、本発明の技術的範囲は、この具体的態様に限定されるものではない。 [Embodiment]
Embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 12. It should be noted that the embodiments described below are shown as suitable specific examples for carrying out the present invention, and there are some parts that specifically exemplify various technically preferable technical matters. , The technical scope of the present invention is not limited to this specific aspect.

（工作機械１の構成）
図１は、本形態の工作機械１の模式的な全体構成図である。本形態において、工作機械１の使用状態における鉛直方向をＺ方向という。また、以後において、上下の表現は、工作機械１の使用状態における鉛直方向の上下を意味するものとする。 (Structure of machine tool 1)
FIG. 1 is a schematic overall configuration diagram of the machine tool 1 of the present embodiment. In this embodiment, the vertical direction in the state of use of the machine tool 1 is referred to as the Z direction. Further, hereinafter, the upper and lower expressions shall mean the upper and lower parts in the vertical direction in the state of use of the machine tool 1.

本形態の工作機械１は、例えばＮＣプログラムに従って主軸１６に取り付けられた工具等の動きを制御する制御装置２を備えた３軸の立形マシニングセンタである。なお、これに限られず、工作機械１としては、テーブルや主軸の回転方向を含めた４軸以上の立形マシニングセンタや、横型マシニングセンタ、ターニングセンタ等の他の工作機械を採用することができる。工作機械１は、ベッド１１、サドル１２、テーブル１３、環状ゲージ３、コラム１４、主軸頭１５、主軸１６、タッチプローブ４、及び制御装置２を備える。 The machine tool 1 of the present embodiment is a 3-axis vertical machining center provided with a control device 2 for controlling the movement of tools and the like attached to the spindle 16 according to, for example, an NC program. The machine tool 1 is not limited to this, and other machine tools such as a vertical machining center having four or more axes including the rotation direction of the table and the spindle, a horizontal machining center, and a turning center can be adopted. The machine tool 1 includes a bed 11, a saddle 12, a table 13, an annular gauge 3, a column 14, a spindle head 15, a spindle 16, a touch probe 4, and a control device 2.

ベッド１１の上面には、Ｚ方向に直交するＹ方向に延在する案内面１１１が設けられている。案内面１１１は、ベッド１１上に配されるサドル１２をＹ方向に案内する。サドル１２の上面には、Ｙ方向とＺ方向との双方に直交するＸ方向に延在する案内面１２１が設けられている。案内面１２１は、サドル１２上に配されるテーブル１３をＸ方向に案内する。ベッド１１に対するサドル１２のＹ方向の移動手段、及びサドル１２に対するテーブル１３のＸ方向の移動手段のそれぞれは、例えば図示しないボールねじ及びサーボモータを用いて実現することができ、テーブル１３の移動量は、サーボモータの出力軸に設けられたエンコーダから制御装置２に出力される。 A guide surface 111 extending in the Y direction orthogonal to the Z direction is provided on the upper surface of the bed 11. The guide surface 111 guides the saddle 12 arranged on the bed 11 in the Y direction. The upper surface of the saddle 12 is provided with a guide surface 121 extending in the X direction orthogonal to both the Y direction and the Z direction. The guide surface 121 guides the table 13 arranged on the saddle 12 in the X direction. Each of the means for moving the saddle 12 in the Y direction with respect to the bed 11 and the means for moving the table 13 in the X direction with respect to the saddle 12 can be realized by using, for example, a ball screw and a servomotor (not shown), and the amount of movement of the table 13. Is output to the control device 2 from the encoder provided on the output shaft of the servomotor.

ベッド１１の上面のＹ方向の端部には、コラム１４が設けられている。本形態において、コラム１４はベッド１１に固定されている。以後、Ｙ方向におけるベッド１１におけるコラム１４が設けられた側を後方といい、その反対側を前方という。コラム１４は、ベッド１１の上面から上方に立設した部位と、当該部位の上端部から先端側に突出した部位とを有し、略Ｌ字状を呈している。コラム１４の前面には、Ｚ方向に延在する案内面１４１が設けられている。案内面１４１は、コラム１４の前方に配される主軸頭１５をＺ方向に案内する。コラム１４に対する主軸頭１５のＺ方向の移動手段は、例えばボールねじ及びサーボモータを用いて実現することができ、主軸頭１５の移動量は、サーボモータの出力軸に設けられたエンコーダから制御装置２に出力される。エンコーダから出力される各種移動手段の移動量に基づいて、制御装置２は、主軸頭１５の基準点の位置を取得できるよう構成されている。主軸頭１５の基準点は、制御装置２が取得する座標点であり、本形態においてはＺ方向における主軸頭１５の下端位置であって、Ｘ方向及びＹ方向における主軸１６の中心軸が存在する位置である。 A column 14 is provided at the end of the upper surface of the bed 11 in the Y direction. In this embodiment, the column 14 is fixed to the bed 11. Hereinafter, the side of the bed 11 in the Y direction in which the column 14 is provided is referred to as a rear, and the opposite side thereof is referred to as a front. The column 14 has a portion that stands upward from the upper surface of the bed 11 and a portion that protrudes from the upper end portion of the portion toward the tip end side, and has a substantially L-shape. A guide surface 141 extending in the Z direction is provided on the front surface of the column 14. The guide surface 141 guides the spindle head 15 arranged in front of the column 14 in the Z direction. The Z-direction moving means of the spindle head 15 with respect to the column 14 can be realized by using, for example, a ball screw and a servomotor, and the amount of movement of the spindle head 15 is controlled by an encoder provided on the output shaft of the servomotor. It is output to 2. The control device 2 is configured to be able to acquire the position of the reference point of the spindle head 15 based on the movement amount of various moving means output from the encoder. The reference point of the spindle head 15 is a coordinate point acquired by the control device 2, and in this embodiment, it is the lower end position of the spindle head 15 in the Z direction, and the central axis of the spindle 16 in the X direction and the Y direction exists. The position.

主軸頭１５には、タッチプローブ４、工具等が取り付けられる主軸１６が設けられている。主軸１６は、タッチプローブ４、工具等を脱着可能に保持するとともに、保持したものを回転させることができるよう構成されている。主軸１６は、スピンドルやシャフトとも称される。 The spindle head 15 is provided with a spindle 16 to which a touch probe 4, a tool, or the like is attached. The spindle 16 is configured so that the touch probe 4, the tool, and the like can be detachably held and the held object can be rotated. The spindle 16 is also referred to as a spindle or a shaft.

図２は、タッチプローブ４の構成を示す一部断面斜視図である。タッチプローブ４は、ハウジング４１、スタイラス４２、支持部４３、接点対４４、及びコイルばね４５を備える。ハウジング４１は、主軸１６に取り付けられる部位であり、スタイラス４２の一部及び接点対４４を収容している。スタイラス４２は、その先端側の部位が、ハウジング４１の底壁４１１に設けられた貫通孔４１１ａから突出している。スタイラス４２の先端部には、球状の接触子４２１が設けられている。接触子４２１は、タッチプローブ４によって被測定物の位置を測定する際に、被測定物に接触する部位である。被測定物は、ワークや環状ゲージ３など、タッチプローブ４を用いてその表面位置が測定されるものである。 FIG. 2 is a partial cross-sectional perspective view showing the configuration of the touch probe 4. The touch probe 4 includes a housing 41, a stylus 42, a support 43, a contact pair 44, and a coil spring 45. The housing 41 is a portion attached to the main shaft 16 and houses a part of the stylus 42 and a contact pair 44. A portion of the stylus 42 on the distal end side protrudes from a through hole 411a provided in the bottom wall 411 of the housing 41. A spherical contact 421 is provided at the tip of the stylus 42. The contactor 421 is a portion that comes into contact with the object to be measured when the position of the object to be measured is measured by the touch probe 4. The surface position of the object to be measured is measured by using a touch probe 4 such as a work or an annular gauge 3.

スタイラス４２の基端部には、略三角形状の支持部４３が形成されている。支持部４３は、上下方向から見た形状が略三角形状であり、その頂点部は、スタイラス４２の中心軸周りに等間隔、すなわち１２０°毎に位置している。そして、支持部４３の各頂点部には、スタイラス４２の外周側に向かってスタイラス４２の径方向に形成された円柱状の可動接点４４１が設けられている。また、ハウジング４１の底壁４１１には、各可動接点４４１とともに接点対４４を構成する３つの固定接点４４２が固定されている。各固定接点４４２は、支持部４３の周方向に僅かな間隔をあけて配された一対のボールからなり、可動接点４４１が一対のボール間に挟まれることで、固定接点４４２及び可動接点４４１からなる接点対４４が閉じた状態となる。接点対４４は、スタイラス４２の傾きに応じて支持部４３及び３つの可動接点４４１が傾くことに伴い、３つの可動接点４４１のうちの少なくとも１つが固定接点４４２から離れ、これによって接触検知信号がタッチプローブ４から制御装置２に出力される。３つの接点対４４は、スタイラス４２の中心軸周りの所定の接点配置角度である１２０°毎に配されている。なお、接点対４４の構成はこれに限られず、また、接点対４４の数も例えば４つ以上設けることも可能である。 A support portion 43 having a substantially triangular shape is formed at the base end portion of the stylus 42. The support portion 43 has a substantially triangular shape when viewed from the vertical direction, and its apex portions are located at equal intervals around the central axis of the stylus 42, that is, at intervals of 120 °. At each apex of the support portion 43, a columnar movable contact 441 formed in the radial direction of the stylus 42 toward the outer peripheral side of the stylus 42 is provided. Further, on the bottom wall 411 of the housing 41, three fixed contacts 442 constituting the contact pair 44 are fixed together with each movable contact 441. Each fixed contact 442 is composed of a pair of balls arranged at a slight interval in the circumferential direction of the support portion 43, and the movable contact 441 is sandwiched between the pair of balls to form the fixed contact 442 and the movable contact 441. The contact pair 44 is closed. In the contact pair 44, as the support portion 43 and the three movable contacts 441 are tilted according to the tilt of the stylus 42, at least one of the three movable contacts 441 is separated from the fixed contact 442, whereby the contact detection signal is transmitted. It is output from the touch probe 4 to the control device 2. The three contact pairs 44 are arranged at intervals of 120 °, which is a predetermined contact arrangement angle around the central axis of the stylus 42. The configuration of the contact pair 44 is not limited to this, and the number of contact pairs 44 may be, for example, four or more.

支持部４３は、コイルばね４５によって下方に付勢されており、スタイラス４２の接触子４２１が被測定物に接触していない状態においては、すべての可動接点４４１が固定接点４４２に押し付けられ、すべての接点対４４が閉じた状態となる。そして、接触子４２１が被測定物に接触してスタイラス４２が傾いた状態においては、少なくとも１つの接点対４４が離隔状態となり、タッチプローブ４から制御装置２に接触検出信号が送られる。 The support portion 43 is urged downward by the coil spring 45, and all the movable contacts 441 are pressed against the fixed contacts 442 in a state where the contactor 421 of the stylus 42 is not in contact with the object to be measured. The contact pair 44 is closed. Then, when the contactor 421 is in contact with the object to be measured and the stylus 42 is tilted, at least one contact pair 44 is in a separated state, and a contact detection signal is sent from the touch probe 4 to the control device 2.

図１に示すごとく、テーブル１３の上面には、環状ゲージ３が配されている。図３は、環状ゲージ３の斜視図である。図４は、環状ゲージ３の平面図である。なお、図４に表れている破線矢印は、後述するキャリブレーション時における、環状ゲージ３の内周面３０に対するタッチプローブ４のアプローチ方向を示している。 As shown in FIG. 1, an annular gauge 3 is arranged on the upper surface of the table 13. FIG. 3 is a perspective view of the annular gauge 3. FIG. 4 is a plan view of the annular gauge 3. The broken line arrow shown in FIG. 4 indicates the approach direction of the touch probe 4 with respect to the inner peripheral surface 30 of the annular gauge 3 at the time of calibration described later.

環状ゲージ３は、内周面３０が環状に形成されている。本形態において、環状ゲージ３は、円環状を呈している。なお、これに限られず、環状ゲージ３は、例えば内周面３０が正多角形であってもよい。環状ゲージ３の内周面３０を多角形とする場合、例えば、内周面３０は、後述のキャリブレーション時における内周面３０に対するタッチプローブ４のアプローチ方向の数、あるいはその倍数だけ頂点を有する正多角形とすることが、キャリブレーション精度向上の観点から好ましい。環状ゲージ３は、内周面３０が精度よく真円状に加工されたものである。詳細は後述するが、環状ゲージ３の内周面３０は、タッチプローブ４による被測定物の位置測定の結果のキャリブレーションのために用いられる。また、環状ゲージ３の外周面には、Ｘ方向及びＺ方向に平行に切り欠かれた第１切欠面３１と、Ｙ方向及びＺ方向に平行に切り欠かれた第２切欠面３２とが形成されている。詳細は後述するが、第１切欠面３１及び第２切欠面３２は、タッチプローブ４のキャリブレーションの精度を確認するための基準面として設けられたものである。 The inner peripheral surface 30 of the annular gauge 3 is formed in an annular shape. In this embodiment, the annular gauge 3 has an annular shape. Not limited to this, the annular gauge 3 may have, for example, an inner peripheral surface 30 having a regular polygon. When the inner peripheral surface 30 of the annular gauge 3 is polygonal, for example, the inner peripheral surface 30 has vertices by the number of approaches of the touch probe 4 to the inner peripheral surface 30 at the time of calibration described later, or a multiple thereof. A regular polygon is preferable from the viewpoint of improving calibration accuracy. The annular gauge 3 has an inner peripheral surface 30 processed into a perfect circle with high accuracy. Although the details will be described later, the inner peripheral surface 30 of the annular gauge 3 is used for calibrating the result of the position measurement of the object to be measured by the touch probe 4. Further, on the outer peripheral surface of the annular gauge 3, a first cutout surface 31 cut out in parallel in the X direction and the Z direction and a second cutout surface 32 cut out in parallel in the Y direction and the Z direction are formed. Has been done. Although the details will be described later, the first cutout surface 31 and the second cutout surface 32 are provided as reference planes for confirming the accuracy of calibration of the touch probe 4.

制御装置２は、ベッド１１に対するサドル１２のＹ方向の移動、サドル１２に対するテーブル１３のＸ方向の移動、及びコラム１４に対する主軸頭１５のＺ方向の移動等を制御することで、主軸頭１５の動きを制御する。工作機械１にてワークを加工する際は、制御装置２は、例えばＣＡＤ（ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｉｄｅｄＤｅｓｉｇｎ）を用いて作成されたワークの目標形状に基づいてＣＡＭ（ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｉｄｅｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）によって生成された加工経路に沿って、主軸１６に取り付けられた工具を移動させる。制御装置２は、ＣＡＭによって生成された加工経路データを、工作機械１が読み取り可能なＮＣ（ＮｕｍｅｒｉｃａｌＣｏｎｔｒｏｌ）プログラムに変換するポスト処理を行う。 The control device 2 controls the movement of the saddle 12 with respect to the bed 11 in the Y direction, the movement of the table 13 with respect to the saddle 12 in the X direction, the movement of the spindle head 15 with respect to the column 14 in the Z direction, and the like. Control the movement. When machining a work with a machine tool 1, the control device 2 sets a machining path generated by CAM (Computer Aided Manufacturing) based on a target shape of the work created by using, for example, CAD (Computer Aided Design). Along, the tool attached to the spindle 16 is moved. The control device 2 performs post-processing for converting the machining path data generated by the CAM into an NC (Numerical Control) program that can be read by the machine tool 1.

制御装置２は、ＣＰＵ（演算処理装置）及びＣＰＵ動作時の演算領域となるＲＡＭを有する制御部２２と、ＲＯＭを含む記憶部２１とを備える。記憶部２１は、制御装置２が実施する各種機能を実現するためのプログラムや、工作機械１における環状ゲージ３の内周面３０の位置情報、環状ゲージ３の第１切欠面３１、第２切欠面３２の位置情報を記憶している。環状ゲージ３の内周面３０の位置情報や、環状ゲージ３の第１切欠面３１、第２切欠面３２の位置情報は、予め３次元測定器等によって測定し、記憶部２１に記憶されている。制御部２２は、位置情報取得手段２２１、キャリブレーション手段２２２、及びインターロック手段２２３を備え、記憶部２１に記憶されたプログラムをＣＰＵが実行することにより各種機能を実現する。 The control device 2 includes a CPU (arithmetic processing unit), a control unit 22 having a RAM that is an arithmetic area during CPU operation, and a storage unit 21 including a ROM. The storage unit 21 includes a program for realizing various functions performed by the control device 2, position information of the inner peripheral surface 30 of the annular gauge 3 in the machine tool 1, a first cutout surface 31 of the annular gauge 3, and a second notch. The position information of the surface 32 is stored. The position information of the inner peripheral surface 30 of the annular gauge 3 and the position information of the first cutout surface 31 and the second notch surface 32 of the annular gauge 3 are measured in advance by a three-dimensional measuring instrument or the like and stored in the storage unit 21. There is. The control unit 22 includes a position information acquisition unit 221, a calibration unit 222, and an interlock unit 223, and realizes various functions by the CPU executing a program stored in the storage unit 21.

位置情報取得手段２２１は、主軸１６に取り付けられたタッチプローブ４を用いて、被測定物の表面位置を測定する。位置情報取得手段２２１は、ベッド１１に対するサドル１２のＹ方向の移動手段、サドル１２に対するテーブル１３のＸ方向の移動手段、及びコラム１４に対する主軸頭１５のＺ方向の移動手段を制御し、種々の経路でタッチプローブ４の接触子４２１を被測定物に接触させる。そして、位置情報取得手段２２１は、タッチプローブ４からの接触検知信号を受け取るとともに、タッチプローブ４の位置を各種サーボモータに設けられたエンコーダから読み取ることで、タッチプローブ４の接触子４２１が接触した被測定物の位置情報（座標情報）を取得する。 The position information acquisition means 221 measures the surface position of the object to be measured by using the touch probe 4 attached to the spindle 16. The position information acquisition means 221 controls various means for moving the saddle 12 with respect to the bed 11 in the Y direction, means for moving the table 13 with respect to the saddle 12 in the X direction, and means for moving the spindle head 15 with respect to the column 14 in the Z direction. The contact 421 of the touch probe 4 is brought into contact with the object to be measured by the path. Then, the position information acquisition means 221 receives the contact detection signal from the touch probe 4 and reads the position of the touch probe 4 from the encoders provided in various servomotors, so that the contact element 421 of the touch probe 4 comes into contact with the touch probe 4. Acquire the position information (coordinate information) of the object to be measured.

キャリブレーション手段２２２は、位置情報取得手段２２１によって取得される環状ゲージ３の内周面３０の位置情報が、記憶部２１が予め記憶している環状ゲージ３の内周面３０の位置情報に近付くようキャリブレーションを行う。これは、次のようなことを考慮したものである。例えば、複数のワークを連続的に加工する場合等は、工作機械１の使用によって主軸１６周辺が高温になる一方、他の部位は比較的低温となるため、例えばコラム１４に反り等の熱変異が発生し、タッチプローブ４による被測定物の位置測定の結果に誤差が生じ得る。そのため、工作機械１によって加工されるワークの位置情報を測定する直前の段階の工作機械１の状態においてタッチプローブ４を用いて形状が既知の環状ゲージ３の内周面３０を測定し、タッチプローブ４による測定値が真の値に近付くようキャリブレーションを行っている。キャリブレーション方法の詳細は、後述する。 In the calibration means 222, the position information of the inner peripheral surface 30 of the annular gauge 3 acquired by the position information acquisition means 221 approaches the position information of the inner peripheral surface 30 of the annular gauge 3 stored in advance by the storage unit 21. Calibrate. This takes into consideration the following. For example, when a plurality of workpieces are continuously machined, the temperature around the spindle 16 becomes high due to the use of the machine tool 1, while the temperature of other parts becomes relatively low. May occur, and an error may occur in the result of position measurement of the object to be measured by the touch probe 4. Therefore, in the state of the machine tool 1 at the stage immediately before measuring the position information of the work machined by the machine tool 1, the inner peripheral surface 30 of the annular gauge 3 having a known shape is measured by using the touch probe 4, and the touch probe is used. Calibration is performed so that the measured value according to 4 approaches the true value. The details of the calibration method will be described later.

インターロック手段２２３は、位置情報取得手段２２１が取得する被測定物の位置情報が信頼できる値にキャリブレーションされているか否かを確認する。具体的には、インターロック手段２２３は、接触子４２１を基準面としての環状ゲージ３の第１切欠面３１及び第２切欠面３２に接触させたときに位置情報取得手段２２１が取得する基準面の位置情報と記憶部２１が予め記憶している第１切欠面３１及び第２切欠面３２の位置情報との差が閾値以下となるまで、キャリブレーションを繰り返すようキャリブレーション手段２２２を制御する。インターロック手段２２３による処理の詳細については後述する。 The interlock means 223 confirms whether or not the position information of the object to be measured acquired by the position information acquisition means 221 is calibrated to a reliable value. Specifically, the interlock means 223 is a reference surface acquired by the position information acquisition means 221 when the contactor 421 is brought into contact with the first cutout surface 31 and the second notch surface 32 of the annular gauge 3 as a reference surface. The calibration means 222 is controlled so that the calibration is repeated until the difference between the position information of the above and the position information of the first cutout surface 31 and the second cutout surface 32 stored in advance by the storage unit 21 becomes equal to or less than the threshold value. Details of the processing by the interlock means 223 will be described later.

（キャリブレーション手段２２２が行う処理）
キャリブレーション手段２２２が行う、位置情報取得手段２２１によって取得される被測定物の位置情報のキャリブレーションについて、図５乃至図７を用いて説明する。キャリブレーション手段２２２によるキャリブレーションは、例えば、工作機械１の暖機運転後、ワークの位置測定直前に行われる。 (Processing performed by the calibration means 222)
The calibration of the position information of the object to be measured acquired by the position information acquisition means 221 performed by the calibration means 222 will be described with reference to FIGS. 5 to 7. The calibration by the calibration means 222 is performed, for example, after the machine tool 1 is warmed up and immediately before the position measurement of the work.

図５において二点鎖線にて示すごとく、キャリブレーション手段２２２は、まず、接触子４２１が環状ゲージ３の内側かつＺ方向から見たときの環状ゲージ３の中心位置３ｃに配されるよう、タッチプローブ４を移動させる。かかる移動は、ベッド１１に対するサドル１２のＹ方向の移動手段、サドル１２に対するテーブル１３のＸ方向の移動手段、及びコラム１４に対する主軸頭１５のＺ方向の移動手段を制御して行う。 As shown by the alternate long and short dash line in FIG. 5, the calibration means 222 first touches the contact element 421 so as to be arranged inside the annular gauge 3 and at the center position 3c of the annular gauge 3 when viewed from the Z direction. Move the probe 4. Such movement is performed by controlling the means for moving the saddle 12 in the Y direction with respect to the bed 11, the means for moving the table 13 in the X direction with respect to the saddle 12, and the means for moving the spindle head 15 with respect to the column 14 in the Z direction.

ここで、テーブル１３に対する環状ゲージ３の位置は予め記憶部２１に記憶されており、キャリブレーション手段２２２は、記憶部２１に記憶された環状ゲージ３の位置情報に基づいて、接触子４２１が中心位置３ｃに位置するようにタッチプローブ４を移動させるが、工作機械１に生じる熱に起因するコラム１４等の反りにより、接触子４２１が環状ゲージ３の中心位置３ｃからずれることも想定され得る。 Here, the position of the annular gauge 3 with respect to the table 13 is stored in the storage unit 21 in advance, and the calibration means 222 is centered on the contact 421 based on the position information of the annular gauge 3 stored in the storage unit 21. Although the touch probe 4 is moved so as to be located at the position 3c, it can be assumed that the contact 421 is displaced from the center position 3c of the annular gauge 3 due to the warp of the column 14 or the like caused by the heat generated in the machine tool 1.

そこで、キャリブレーション手段２２２は、接触子４２１を環状ゲージ３の内側に配した後、タッチプローブ４をＸ方向の一方側に移動させて接触子４２１を環状ゲージ３の内周面３０に接触させ、次にタッチプローブ４をＸ方向の他方側に移動させて接触子４２１を環状ゲージ３の内周面３０に接触させる。これにより、接触子４２１が配された位置における、環状ゲージ３の内周面３０のＸ方向の長さを取得する。そして、当該長さから環状ゲージ３の内周面３０のＸ方向の中心位置を算出する。次いで、環状ゲージ３の内周面３０のＹ方向の中心位置も同様に算出する。このように、まず、接触子４２１を環状ゲージ３内において十字状に移動させ、環状ゲージ３の内周面３０の中心位置３ｃを割り出し、記憶部２１に記憶している中心位置３ｃを更新する。 Therefore, the calibration means 222 arranges the contactor 421 inside the annular gauge 3, and then moves the touch probe 4 to one side in the X direction to bring the contactor 421 into contact with the inner peripheral surface 30 of the annular gauge 3. Next, the touch probe 4 is moved to the other side in the X direction to bring the contactor 421 into contact with the inner peripheral surface 30 of the annular gauge 3. As a result, the length of the inner peripheral surface 30 of the annular gauge 3 in the X direction at the position where the contactor 421 is arranged is acquired. Then, the center position of the inner peripheral surface 30 of the annular gauge 3 in the X direction is calculated from the length. Next, the center position of the inner peripheral surface 30 of the annular gauge 3 in the Y direction is also calculated in the same manner. In this way, first, the contactor 421 is moved in a cross shape in the annular gauge 3, the center position 3c of the inner peripheral surface 30 of the annular gauge 3 is determined, and the center position 3c stored in the storage unit 21 is updated. ..

次いで、キャリブレーション手段２２２は、タッチプローブ４を用いた環状ゲージ３の内周面３０の位置測定を行う。環状ゲージ３の内周面３０の位置測定にあたっては、まず、図５において二点鎖線で示すごとく、接触子４２１が環状ゲージ３の中心位置３ｃに位置するよう、タッチプローブ４を移動させる。次いで、接触子４２１と環状ゲージ３の内周面３０とが接触した接触検知信号を位置情報取得手段２２１が検知するまで、接触子４２１を環状ゲージ３の径方向にまっすぐ移動させる。 Next, the calibration means 222 measures the position of the inner peripheral surface 30 of the annular gauge 3 using the touch probe 4. In measuring the position of the inner peripheral surface 30 of the annular gauge 3, first, as shown by the alternate long and short dash line in FIG. 5, the touch probe 4 is moved so that the contactor 421 is located at the center position 3c of the annular gauge 3. Next, the contact 421 is moved straight in the radial direction of the annular gauge 3 until the position information acquisition means 221 detects a contact detection signal in which the contact 421 and the inner peripheral surface 30 of the annular gauge 3 are in contact with each other.

このとき、まず、図５に示すごとく、接触子４２１が環状ゲージ３の内周面３０に接触する。図５に示す状態は、接触子４２１が環状ゲージ３の内周面３０に接触しているものの、スタイラス４２は傾いていない状態を示している。かかる状態においては、タッチプローブ４の中心軸の位置が、環状ゲージ３の内周面３０の位置から、接触子４２１の半径分離れた位置にある。そして、かかる状態においては、接触検知信号は出力されないため、タッチプローブ４はさらに外周側に移動する。 At this time, first, as shown in FIG. 5, the contactor 421 comes into contact with the inner peripheral surface 30 of the annular gauge 3. The state shown in FIG. 5 shows a state in which the contactor 421 is in contact with the inner peripheral surface 30 of the annular gauge 3, but the stylus 42 is not tilted. In such a state, the position of the central axis of the touch probe 4 is at a position separated from the position of the inner peripheral surface 30 of the annular gauge 3 by the radius of the contactor 421. Then, in such a state, since the contact detection signal is not output, the touch probe 4 further moves to the outer peripheral side.

図６は、スタイラス４２が傾き、タッチプローブ４内の一部の接点対４４（図２参照）が離れた時点の状態を示している。かかる状態においては、タッチプローブ４内の一部の接点対４４が離れているため、タッチプローブ４から位置情報取得手段２２１に向けて接触検知信号が出力されているものの、接触検知信号出力時から位置情報取得手段２２１が当該接触検知信号を検知するまでには僅かなタイムラグがある。そのため、タッチプローブ４から接触検知信号が出力されてからも、僅かにタッチプローブ４が外周側に移動する。 FIG. 6 shows a state when the stylus 42 is tilted and a part of the contact pair 44 (see FIG. 2) in the touch probe 4 is separated. In such a state, since some of the contact pairs 44 in the touch probe 4 are separated from each other, the contact detection signal is output from the touch probe 4 toward the position information acquisition means 221. There is a slight time lag before the position information acquisition means 221 detects the contact detection signal. Therefore, even after the contact detection signal is output from the touch probe 4, the touch probe 4 slightly moves to the outer peripheral side.

図７は、位置情報取得手段２２１がタッチプローブ４から出力された接触検知信号を取得した状態を示している。かかる状態においては、図６に示す状態よりもスタイラス４２の傾きがわずかに大きくなっている。そして、かかる状態において、キャリブレーション手段２２２は、タッチプローブ４の外周側への移動を停止し、接触子４２１が環状ゲージ３の中心位置３ｃに戻るようタッチプローブ４を移動させる。 FIG. 7 shows a state in which the position information acquisition means 221 has acquired the contact detection signal output from the touch probe 4. In such a state, the inclination of the stylus 42 is slightly larger than that in the state shown in FIG. Then, in such a state, the calibration means 222 stops the movement of the touch probe 4 toward the outer peripheral side, and moves the touch probe 4 so that the contactor 421 returns to the center position 3c of the annular gauge 3.

同様に、図４に示すごとく、環状ゲージ３の内周面３０に対するタッチプローブ４のアプローチ方向（図４の破線矢印参照）を、環状ゲージ３の中心位置３ｃを中心に、接点配置角度１２０°を等分した角度ずらし、環状ゲージ３の内周面３０の位置を測定する。本形態においては、図４に示すごとく、接点配置角度１２０°を４等分した角度である３０°ずつ、環状ゲージ３の内周面３０に対するタッチプローブ４のアプローチ方向（図４の各破線矢印にて示す方向）を変更し、環状ゲージ３の内周面３０の位置を測定する。これにより、接触子４２１は、図４に示すように放射状に移動を繰り返し、環状ゲージ３の内周面３０の位置を取得する。 Similarly, as shown in FIG. 4, the approach direction of the touch probe 4 to the inner peripheral surface 30 of the annular gauge 3 (see the broken line arrow in FIG. 4) is set to a contact arrangement angle of 120 ° with the center position 3c of the annular gauge 3 as the center. Is divided into equal parts, and the position of the inner peripheral surface 30 of the annular gauge 3 is measured. In this embodiment, as shown in FIG. 4, the approach direction of the touch probe 4 to the inner peripheral surface 30 of the annular gauge 3 (each broken line arrow in FIG. 4) is 30 °, which is an angle obtained by dividing the contact arrangement angle 120 ° into four equal parts. The direction indicated by the above) is changed, and the position of the inner peripheral surface 30 of the annular gauge 3 is measured. As a result, the contactor 421 repeatedly moves radially as shown in FIG. 4, and acquires the position of the inner peripheral surface 30 of the annular gauge 3.

次いで、キャリブレーション手段２２２は、環状ゲージ３の内周面３０に対するアプローチ方向を、３０°毎に変更しつつ測定した環状ゲージ３の内周面３０の位置情報を、記憶部２１が予め記憶している環状ゲージ３の内周面３０の形状に近付けるようキャリブレーションを行う。すなわち、被測定物に対するアプローチ方向毎にキャリブレーションを行っている。これは次のような事情を考慮したものである。 Next, in the calibration means 222, the storage unit 21 stores in advance the position information of the inner peripheral surface 30 of the annular gauge 3 measured while changing the approach direction of the annular gauge 3 with respect to the inner peripheral surface 30 every 30 °. Calibrate so that the shape of the inner peripheral surface 30 of the annular gauge 3 is close to that of the ring gauge 3. That is, calibration is performed for each approach direction to the object to be measured. This takes into consideration the following circumstances.

本形態においては、タッチプローブ４の接点対４４が、スタイラス４２の中心軸周りの１２０°毎に配されている。そのため、タッチプローブ４が被測定物に接触する方向によっては、各接点対４４の離れ方が異なり得る。例えば、図８に示すごとく、被測定物１００に対するタッチプローブ４のアプローチ方向と、スタイラス４２の中心軸から特定の１つの接点対４４を向く方向とが一致している場合、接触子４２１が被測定物１００に接触したときは、前記特定の１つの接点対４４以外の２つの接点対４４が離れる。一方、図９に示すごとく、被測定物１００に対するタッチプローブ４のアプローチ方向Ｌ１と、スタイラス４２の中心軸から特定の２つの接点対４４の周方向の中間位置側を向く方向とが一致している場合、当該特定の２つの接点対４４ではない１つの接点対４４が離れる。このように、被測定物１００に対するタッチプローブ４のアプローチ方向と、スタイラス４２の中心軸と接点対４４との並び方向との関係に応じて、接点対４４の離れ方が種々変わり、接触子４２１が被測定物１００に接触してから接触検出信号が出力されるまでの時間も種々変わる。 In this embodiment, the contact pairs 44 of the touch probe 4 are arranged at every 120 ° around the central axis of the stylus 42. Therefore, the way of separating the contact pairs 44 may differ depending on the direction in which the touch probe 4 comes into contact with the object to be measured. For example, as shown in FIG. 8, when the approach direction of the touch probe 4 with respect to the object to be measured 100 and the direction toward one specific contact pair 44 from the central axis of the stylus 42 coincide with each other, the contactor 421 is covered. When it comes into contact with the object to be measured 100, two contact pairs 44 other than the specific one contact pair 44 are separated from each other. On the other hand, as shown in FIG. 9, the approach direction L1 of the touch probe 4 with respect to the object to be measured 100 coincides with the direction from the central axis of the stylus 42 toward the intermediate position side in the circumferential direction of the two specific contact pairs 44. If so, one contact pair 44 that is not the specific two contact pair 44 is separated. In this way, the way the contact pair 44 is separated varies depending on the relationship between the approach direction of the touch probe 4 with respect to the object to be measured 100 and the alignment direction of the central axis of the stylus 42 and the contact pair 44, and the contactor 421. The time from when the stylus comes into contact with the object to be measured 100 until the contact detection signal is output also varies.

そこで、環状ゲージ３の内周面３０に対するタッチプローブ４のアプローチ方向が、接点配置角度を４等分した角度（３０°）変わる毎に逐次キャリブレーションを行うことにより、被測定物１００に対するタッチプローブ４のアプローチ方向と、スタイラス４２の中心軸と接点対４４との並び方向とが同等な場合と、そうでない場合との双方のキャリブレーションを行うことができ、種々の接点の離れ方に対応した高精度なキャリブレーションを実現できる。キャリブレーションは、工作機械１によって加工されるワークが入れ替わる毎に実施する。工作機械１によってワークを加工した後は、工作機械１内の主軸１６周囲の温度が高くなり、コラム１４が反ることがあるため、複数のワークを連続して加工する場合は、ワークが入れ替わる毎にキャリブレーションを実施することで、コラム１４の反りを考慮したキャリブレーションを実施可能となる。 Therefore, the touch probe with respect to the object to be measured 100 is sequentially calibrated each time the approach direction of the touch probe 4 with respect to the inner peripheral surface 30 of the annular gauge 3 changes by an angle (30 °) obtained by dividing the contact arrangement angle into four equal parts. It is possible to calibrate both the case where the approach direction of 4 and the arrangement direction of the central axis of the stylus 42 and the contact pair 44 are the same and the case where they are not, and it corresponds to various ways of separating the contacts. Highly accurate calibration can be realized. Calibration is performed every time the workpieces machined by the machine tool 1 are replaced. After the workpiece is machined by the machine tool 1, the temperature around the spindle 16 in the machine tool 1 becomes high and the column 14 may warp. Therefore, when a plurality of workpieces are machined continuously, the workpieces are exchanged. By performing the calibration every time, it is possible to carry out the calibration in consideration of the warp of the column 14.

（インターロック手段２２３が行う処理）
図１０は、インターロック手段２２３によって実現されるタッチプローブ４の接触子４２１の動作を示すための環状ゲージ３の平面図である。キャリブレーション手段２２２によるキャリブレーション後、インターロック手段２２３によってキャリブレーションの精度の検証が行われる。まず、インターロック手段２２３によって、タッチプローブ４を用いて、環状ゲージ３の中心位置３ｃから第１切欠面３１までの位置、及び第１切欠面３１の形状（幅等）を測定する。また、同様に、タッチプローブ４を用いて、環状ゲージ３の中心位置３ｃから、第１切欠面３１とは方向の異なる面である第２切欠面３２までの位置、及び第２切欠面３２の形状（幅等）を測定する。 (Processing performed by the interlock means 223)
FIG. 10 is a plan view of the annular gauge 3 for showing the operation of the contactor 421 of the touch probe 4 realized by the interlock means 223. After the calibration by the calibration means 222, the accuracy of the calibration is verified by the interlock means 223. First, the interlock means 223 measures the position from the center position 3c of the annular gauge 3 to the first cutout surface 31 and the shape (width, etc.) of the first cutout surface 31 using the touch probe 4. Similarly, using the touch probe 4, the position from the center position 3c of the annular gauge 3 to the second notch surface 32, which is a surface different in direction from the first notch surface 31, and the position of the second notch surface 32. Measure the shape (width, etc.).

そして、各測定結果と記憶部２１が予め記憶していた値との差が、所定の閾値以下であるか否かを確認する。本形態では、前記所定の閾値を、本形態で用いたタッチプローブ４を用いて、形状が既知の直方体形状のブロックゲージの繰り返し測定を行ったときの標準偏差である２μｍとしている。インターロック手段２２３により、タッチプローブ４によるブロックゲージの測定誤差が２μｍ以下に収まっていると判断された場合は、キャリブレーションを終了し、工作機械１による次の作業、例えば加工されるワークの位置測定作業等に移る。ワークの位置測定作業においては、キャリブレーション時のタッチプローブ４の速さと同じ速さでタッチプローブ４を移動させ、ワークの位置測定が行われる。一方、インターロック手段２２３により、タッチプローブ４によるブロックゲージの測定誤差が２μｍ以下に収まっていないと判断された場合は、キャリブレーションを再度繰り返し、測定誤差が２μｍ以下に収まるまで工作機械１による次の作業に移らない。 Then, it is confirmed whether or not the difference between each measurement result and the value stored in advance by the storage unit 21 is equal to or less than a predetermined threshold value. In the present embodiment, the predetermined threshold value is set to 2 μm, which is the standard deviation when the block gauge having a rectangular parallelepiped shape having a known shape is repeatedly measured by using the touch probe 4 used in the present embodiment. If the interlock means 223 determines that the measurement error of the block gauge by the touch probe 4 is within 2 μm, the calibration is completed and the next work by the machine tool 1, for example, the position of the work to be machined. Move on to measurement work, etc. In the work position measurement work, the work position is measured by moving the touch probe 4 at the same speed as the touch probe 4 at the time of calibration. On the other hand, if the interlock means 223 determines that the measurement error of the block gauge by the touch probe 4 is not within 2 μm, the calibration is repeated again, and the machine tool 1 continues until the measurement error is within 2 μm. Do not move on to work.

（ワーク１０の位置測定）
前述のごとく、インターロック手段２２３により、タッチプローブ４による測定誤差が２μｍ以下に収まっていると判断された場合は、工作機械１は、タッチプローブ４を用いてワークの位置測定を行う。図１１は、工作機械１に固定されたワーク１０と、ワーク１０の位置を測定するときにおけるワーク１０に対する接触子４２１のアプローチ方向（すなわち図１１における実線の矢印方向）とを模式的に示したものである。なお、図１１においては、接触子４２１が複数表れているが、複数の接触子４２１を用いているわけではなく、接触子４２１の動きの１つ１つを便宜的に１つの図にまとめて表している。 (Measurement of position of work 10)
As described above, when the interlock means 223 determines that the measurement error by the touch probe 4 is within 2 μm, the machine tool 1 measures the position of the work using the touch probe 4. FIG. 11 schematically shows the work 10 fixed to the machine tool 1 and the approach direction of the contactor 421 to the work 10 when measuring the position of the work 10 (that is, the direction of the solid arrow in FIG. 11). It is a thing. Although a plurality of contacts 421 appear in FIG. 11, a plurality of contacts 421 are not used, and each movement of the contacts 421 is combined into one figure for convenience. Represents.

本形態において、ワーク１０は、六角形ブロック状を呈している。なお、ワーク１０は、矩形ブロック状等の他の形状であってもよい。ワーク１０の側面は、互いに平行な一対の第１側面１０１、互いに平行な一対の第２側面１０２、及び互いに平行な一対の第３側面１０３を有する。ワーク１０は、対向する一対の側面（本形態においては一対の第１側面１０１）がＹ方向とＺ方向との双方に平行になる目標配置箇所（すなわち図１１において一点鎖線にて表している箇所）を狙って工作機械１のテーブル１３上に固定されている。しかしながら、図１１に示すごとく、ワーク１０が目標配置箇所からずれて配されることがあるため、テーブル１３上へのワーク１０の配置後、ワーク１０の位置を測定する。図１１においては、ワーク１０の目標配置箇所を一点鎖線で表しており、実際のワーク１０の配置を実線にて表している。 In this embodiment, the work 10 has a hexagonal block shape. The work 10 may have another shape such as a rectangular block shape. The side surface of the work 10 has a pair of first side surfaces 101 parallel to each other, a pair of second side surfaces 102 parallel to each other, and a pair of third side surfaces 103 parallel to each other. The work 10 is a target arrangement location (that is, a portion represented by a alternate long and short dash line in FIG. 11) in which a pair of facing side surfaces (a pair of first side surfaces 101 in this embodiment) are parallel to both the Y direction and the Z direction. ) Is fixed on the table 13 of the machine tool 1. However, as shown in FIG. 11, since the work 10 may be displaced from the target placement location, the position of the work 10 is measured after the work 10 is placed on the table 13. In FIG. 11, the target arrangement location of the work 10 is represented by a alternate long and short dash line, and the actual arrangement of the work 10 is represented by a solid line.

ワーク１０の位置を測定するにあたっては、まず、図１１に示すごとく、タッチプローブ４を、ワーク１０の側面の各部に対し、ワーク１０の側面に直交する方向にアプローチする。ここで、記憶部２１は、図１１に一点鎖線で示したような目標配置箇所にワーク１０が配された場合のワーク１０の位置を記憶しており、この情報からアプローチ方向を算出している。本形態においては、ワーク１０の各側面へのタッチプローブ４のアプローチ方向は、目標配置箇所に正確に配されたと想定されたワークの各側面に垂直な方向である。そのため、実際にテーブル１３上に配されたワーク１０の各側面に垂直な方向と、各側面へのタッチプローブ４のアプローチ方向とは直角から若干ずれた角度で交わる。 In measuring the position of the work 10, first, as shown in FIG. 11, the touch probe 4 approaches each part of the side surface of the work 10 in a direction orthogonal to the side surface of the work 10. Here, the storage unit 21 stores the position of the work 10 when the work 10 is arranged at the target arrangement location as shown by the alternate long and short dash line in FIG. 11, and calculates the approach direction from this information. .. In this embodiment, the approach direction of the touch probe 4 to each side surface of the work 10 is a direction perpendicular to each side surface of the work assumed to be accurately arranged at the target placement location. Therefore, the direction perpendicular to each side surface of the work 10 actually arranged on the table 13 and the approach direction of the touch probe 4 to each side surface intersect at an angle slightly deviated from a right angle.

本形態において、各側面へのタッチプローブ４のアプローチ方向は、キャリブレーション手段２２２によるキャリブレーション時の、環状ゲージ３の内周面３０に対するタッチプローブ４のアプローチ方向と一致する。図１１においては、キャリブレーション時の、環状ゲージ３の内周面３０に対するタッチプローブ４のアプローチ方向と同じ方向を二点鎖線の矢印にて示している。 In the present embodiment, the approach direction of the touch probe 4 to each side surface coincides with the approach direction of the touch probe 4 to the inner peripheral surface 30 of the annular gauge 3 at the time of calibration by the calibration means 222. In FIG. 11, the arrow of the two-dot chain line indicates the same direction as the approach direction of the touch probe 4 with respect to the inner peripheral surface 30 of the annular gauge 3 at the time of calibration.

ワーク１０の各側面の位置を測定する際、位置情報取得手段２２１は、ワーク１０の各側面に対するタッチプローブ４のアプローチ方向と同じアプローチ方向で環状ゲージ３の内周面３０に当接したときのキャリブレーション結果を用いる。例えば、１つの第１側面１０１の位置を測定する際は、キャリブレーション時に環状ゲージ３の内周面３０に対してＸ方向の一方側にタッチプローブ４をアプローチさせたときのキャリブレーション結果を用いて、位置情報取得手段２２１が当該第１側面１０１の位置を取得する。他の面についても同様である。なお、本形態においては、ワーク１０の側面の位置測定時におけるタッチプローブ４のアプローチ方向は、キャリブレーション時における環状ゲージ３に対するタッチプローブ４のアプローチ方向と一致している例を示したが、これに限られない。これらの方向が一致していない場合において、ワーク１０の各側面の位置を測定する際は、ワーク１０の側面に対するアプローチ方向に最も近い方向で環状ゲージ３の内周面３０に当接したときのキャリブレーション結果を用いてもよいし、或いは、ワーク１０の側面に対するアプローチ方向に近い方向で環状ゲージ３の内周面３０に当接したときのキャリブレーション結果に基づいて補間したキャリブレーション結果を用いてもよい。これにより、ワーク１０へのタッチプローブ４のアプローチ方向がどのような方向になっても、高精度でワーク１０の各側面の位置を測定することができる。以上のように、位置情報取得手段２２１によってワーク１０の側面の位置を取得することができる。 When measuring the position of each side surface of the work 10, the position information acquisition means 221 abuts on the inner peripheral surface 30 of the annular gauge 3 in the same approach direction as the approach direction of the touch probe 4 to each side surface of the work 10. Use the calibration result. For example, when measuring the position of one first side surface 101, the calibration result when the touch probe 4 is approached to one side in the X direction with respect to the inner peripheral surface 30 of the annular gauge 3 at the time of calibration is used. The position information acquisition means 221 acquires the position of the first side surface 101. The same applies to other aspects. In this embodiment, an example is shown in which the approach direction of the touch probe 4 at the time of measuring the position of the side surface of the work 10 coincides with the approach direction of the touch probe 4 with respect to the annular gauge 3 at the time of calibration. Not limited to. When these directions do not match, when measuring the position of each side surface of the work 10, when it abuts on the inner peripheral surface 30 of the annular gauge 3 in the direction closest to the approach direction with respect to the side surface of the work 10. The calibration result may be used, or the calibration result interpolated based on the calibration result when the inner peripheral surface 30 of the annular gauge 3 is abutted in a direction close to the approach direction to the side surface of the work 10 is used. You may. As a result, the position of each side surface of the work 10 can be measured with high accuracy regardless of the approach direction of the touch probe 4 to the work 10. As described above, the position of the side surface of the work 10 can be acquired by the position information acquisition means 221.

次に、図１２を用いて、ワーク１０の上面の傾きを検知する方法を説明する。図１２は、ワーク１０の上面の傾きを検出する方法のフローチャートである。本形態においては、ワーク１０は、テーブル１３上に固定された状態において、ワーク１０の上面が水平（Ｚ方向に直交する方向）となるよう配されるが、ワーク１０の形状等によっては、ワーク１０の上面が水平面から傾くことが想定される。そこで、本形態においては、ワーク１０の加工工程に移るまでに、ワーク１０の上面の傾きを確認する。 Next, a method of detecting the inclination of the upper surface of the work 10 will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a flowchart of a method for detecting the inclination of the upper surface of the work 10. In this embodiment, the work 10 is arranged so that the upper surface of the work 10 is horizontal (direction orthogonal to the Z direction) in a state of being fixed on the table 13, but depending on the shape of the work 10 and the like, the work 10 is arranged. It is assumed that the upper surface of 10 is tilted from the horizontal plane. Therefore, in this embodiment, the inclination of the upper surface of the work 10 is confirmed before moving to the processing process of the work 10.

まず、ステップＳ１において、ワーク１０の側面位置測定後、ワーク１０の角部（本形態では６隅）の位置を算出し、タッチプローブ４を各角部にＺ方向に当接させ、各角部の高さ位置Ａ乃至Ｆを取得する。そして、ステップＳ２において各角部の高さの測定結果の最大値、ステップＳ３において各角部の高さの測定結果の最小値を求め、次ぐステップＳ４において、これらの差Ｒ＝ＭＡＸ（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ）－ＭＩＮ（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ）を求める。 First, in step S1, after measuring the side surface position of the work 10, the positions of the corners (six corners in this embodiment) of the work 10 are calculated, the touch probe 4 is brought into contact with each corner in the Z direction, and each corner is formed. The height positions A to F of are acquired. Then, in step S2, the maximum value of the measurement result of the height of each corner portion is obtained, and in step S3, the minimum value of the measurement result of the height of each corner portion is obtained. In the next step S4, these differences R = MAX (A, B, C, D, E, F) -MIN (A, B, C, D, E, F) is obtained.

次いで、ステップＳ５において、算出した差Ｒが所定値以下であるか否かを判定する。この所定値は、許容されるワーク１０の傾きの最大値を示し、例えば５μｍとすることができる。ステップＳ５において、前述の差Ｒが５μｍを超えると判断された場合、作業者にワーク１０が所定値を超えて傾いていることをアラームを発して知らせる。この場合、作業者は、例えば手作業等でワーク１０の上面の傾きを修正し、これをアラームが出なくなるまで続ける。一方、ステップＳ５において、差Ｒが５μｍ以下であると判断されて初めて、ワーク１０の加工（切削加工等）へ移行する。 Next, in step S5, it is determined whether or not the calculated difference R is equal to or less than a predetermined value. This predetermined value indicates the maximum value of the allowable inclination of the work 10, and can be, for example, 5 μm. When it is determined in step S5 that the above-mentioned difference R exceeds 5 μm, an alarm is issued to notify the operator that the work 10 is tilted beyond a predetermined value. In this case, the operator manually corrects the inclination of the upper surface of the work 10, for example, and continues this until the alarm disappears. On the other hand, in step S5, only when it is determined that the difference R is 5 μm or less, the work 10 is machined (cutting or the like).

ここで、記憶部２１は、予め、目標配置箇所にワーク１０が正確に配されたことを前提としたワーク１０の加工経路を、加工工具と対応付けて記憶している。しかし、前述のように、作業者によってワーク１０が目標配置箇所からずれて固定されることがある。このような場合は、ワーク１０の加工作業に入る前に、記憶部２１が記憶しているワーク１０の加工経路を修正する。すなわち、本形態においては、ワーク１０の側面位置の測定結果を基に、ワーク座標系の任意の原点（例えばワーク１０の角部や中心等）を設定し、目標配置箇所からのワーク１０のずれ量分、記憶部２１が記憶している加工経路を修正する。これにより、ワーク１０が目標配置箇所に対してずれて配されていた場合であっても、ワーク１０を所望の形状に加工することが可能となる。 Here, the storage unit 21 stores in advance the machining path of the work 10 on the premise that the work 10 is accurately arranged at the target placement location in association with the machining tool. However, as described above, the work 10 may be displaced and fixed from the target placement location by the operator. In such a case, the processing path of the work 10 stored in the storage unit 21 is corrected before starting the processing work of the work 10. That is, in this embodiment, an arbitrary origin (for example, a corner or a center of the work 10) of the work coordinate system is set based on the measurement result of the side surface position of the work 10, and the work 10 is displaced from the target placement location. The processing path stored in the storage unit 21 is corrected by the amount. This makes it possible to process the work 10 into a desired shape even when the work 10 is displaced from the target placement location.

（実施の形態の作用及び効果）
本形態の工作機械１は、環状ゲージ３の内周面３０に対するアプローチ方向を、接点配置角度（１２０°）を等分した角度毎に変更しつつ測定した環状ゲージ３の内周面３０の位置情報と、記憶部２１が記憶している環状ゲージ３の内周面３０の位置情報とに基づいて、位置情報取得手段２２１によって取得される被測定物の位置情報のキャリブレーションを行うキャリブレーション手段２２２を備える。それゆえ、種々の接点の離れ方に対応した高精度なキャリブレーションを実現できる。特に、本形態においては、環状ゲージ３の内周面３０に対するタッチプローブ４のアプローチ方向が、接点配置角度を４等分以上、当分した角度の一つである３０°変わる毎に逐次キャリブレーションを行うことにより、種々の接点の離れ方に対応したより高精度なキャリブレーションを実現できる。 (Actions and effects of embodiments)
In the machine tool 1 of the present embodiment, the position of the inner peripheral surface 30 of the annular gauge 3 is measured while changing the approach direction of the annular gauge 3 with respect to the inner peripheral surface 30 for each angle obtained by equally dividing the contact arrangement angle (120 °). Calibration means for calibrating the position information of the object to be measured acquired by the position information acquisition means 221 based on the information and the position information of the inner peripheral surface 30 of the annular gauge 3 stored in the storage unit 21. It is equipped with 222. Therefore, it is possible to realize highly accurate calibration corresponding to various contact distances. In particular, in this embodiment, the approach direction of the touch probe 4 with respect to the inner peripheral surface 30 of the annular gauge 3 is sequentially calibrated every time the contact arrangement angle is divided into four equal parts or more and changes by 30 °, which is one of the divided angles. By doing so, it is possible to realize more accurate calibration corresponding to various contact distances.

また、本形態の工作機械１は、接触子４２１を基準面（第１切欠面３１及び第２切欠面３２）に接触させたときに位置情報取得手段２２１が取得する基準面の位置情報と記憶部２１が予め記憶している基準面の位置情報との差が閾値以下となるまで、キャリブレーションを繰り返すようキャリブレーション手段２２２を制御するインターロック手段２２３をさらに備える。それゆえ、キャリブレーションの精度が高いことを確認しつつ、その後のワークの切削加工等の工程に移ることができる。それゆえ、ＮＧ品等を製作するリスクを低減することができる。 Further, in the machine tool 1 of the present embodiment, the position information and storage of the reference surface acquired by the position information acquisition means 221 when the contactor 421 is brought into contact with the reference surface (first cutout surface 31 and second notch surface 32). Further, an interlock means 223 for controlling the calibration means 222 so as to repeat the calibration until the difference from the position information of the reference plane stored in advance by the unit 21 becomes equal to or less than the threshold value is provided. Therefore, while confirming that the calibration accuracy is high, it is possible to move to the subsequent process such as cutting of the work. Therefore, the risk of manufacturing an NG product or the like can be reduced.

（付記）
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、この実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。 (Additional note)
Although the present invention has been described above based on the embodiments, the embodiments do not limit the invention according to the claims. It should also be noted that not all combinations of features described in the embodiments are essential to the means for solving the problems of the invention.

また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で、一部の構成を省略し、あるいは構成を追加もしくは置換して、適宜変形して実施することが可能である。例えば、前記実施の形態においては、キャリブレーション時に、３０°ずつ、環状ゲージ３の内周面３０に対するタッチプローブ４のアプローチ方向を変更したが、例えば、接点配置角度１２０°を等分した角度であれば、１５°や４０°等でもよい。なお、キャリブレーション時には、接点配置角度（実施の形態の例では１２０°）の４等分以上、８等分以下、等分した角度毎に、環状ゲージ３の内周面３０に対するタッチプローブ４のアプローチ方向を変更することが、キャリブレーションの速度向上の観点、及び、キャリブレーションの精度向上の観点から好ましい。 Further, the present invention can be appropriately modified and implemented by omitting a part of the configuration or adding or replacing the configuration within a range not deviating from the gist thereof. For example, in the above-described embodiment, the approach direction of the touch probe 4 to the inner peripheral surface 30 of the annular gauge 3 is changed by 30 ° at the time of calibration, but for example, the contact arrangement angle of 120 ° is divided into equal parts. If there is, it may be 15 °, 40 °, or the like. At the time of calibration, the touch probe 4 with respect to the inner peripheral surface 30 of the annular gauge 3 is divided into four equal parts or more, eight equal parts or less, and equal parts of the contact arrangement angle (120 ° in the example of the embodiment). It is preferable to change the approach direction from the viewpoint of improving the calibration speed and the calibration accuracy.

１…工作機械２…制御装置
２１…記憶部２２…制御部
２２１…位置情報取得手段２２２…キャリブレーション手段
２２３…インターロック手段３…環状ゲージ
３０…内周面３１…第１切欠面
３２…第２切欠面４…タッチプローブ
４２１…接触子４４…接点対 1 ... Machine tool 2 ... Control device 21 ... Storage unit 22 ... Control unit 221 ... Position information acquisition means 222 ... Calibration means 223 ... Interlock means 3 ... Circular gauge 30 ... Inner peripheral surface 31 ... First cutout surface 32 ... First 2 Notched surface 4 ... Touch probe 421 ... Contact 44 ... Contact pair

Claims

An annular gauge with an annular inner peripheral surface,
A storage unit in which the position information of the inner peripheral surface of the annular gauge is stored, and
A touch probe having a contactor that comes into contact with the surface of the object to be measured and a contact pair that comes into contact with the contactor when the contactor comes into contact with the object to be measured at a predetermined contact arrangement angle around the central axis. ,
A position information acquisition means that detects that the contactor has come into contact with the surface of the object to be measured and acquires the position information of the object to be measured.
The storage unit stores the position information of the inner peripheral surface of the annular gauge measured while changing the approach direction of the annular gauge to the inner peripheral surface for each angle obtained by equally dividing the contact arrangement angle. A calibration means for calibrating the position information of the object to be measured acquired by the position information acquisition means based on the position information of the inner peripheral surface of the annular gauge is provided.
Machine Tools.

The calibration means measures the position of the inner peripheral surface of the annular gauge while changing the approach direction of the annular gauge to the inner peripheral surface by changing the contact arrangement angle into four equal or more equal or equal divided angles. Based on the information and the position information of the inner peripheral surface of the annular gauge stored by the storage unit, the position information of the object to be measured acquired by the position information acquisition means is calibrated.
The machine tool according to claim 1.

A reference surface is formed on the outer peripheral surface of the annular gauge.
The storage unit stores the position information of the reference surface of the annular gauge.
The difference between the position information of the reference surface acquired by the position information acquisition means and the position information of the reference surface stored in the storage unit when the contact is brought into contact with the reference surface is equal to or less than the threshold value. Further provided with an interlocking means for controlling the calibration means to repeat the calibration until.
The machine tool according to claim 1 or 2.